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1、第39卷第4期当代化工Vo1.39,No.42010年8月ContemporaryChemicalIndustryAugust,2010埋地管道原油停输时间的计算术王琪,马贵阳,付丽(1.广东石油化工学院,广东茂名525000;2.辽宁石油化工大学,辽宁捌顷113001)摘要:在建立埋地输油管道周围土壤温度场的物理模型时,大多认为温度分布是关于管道中心对称的,因此只考虑对称的一侧,且都为二维计算,简体化了很多方面,这样的考虑是不精确的。结合横向,纵向建立了三维运算模型,使土壤温度场的模拟更接近现实,模拟的结果更加精确。关键词:埋地管道;土壤温度场;停输;数
2、值计算中图分类号:TE832文献标识码:A文章编号:1671--0460(2010)04--0433—03石油作为一个国家的血液,多采用管道输送,边界条件:0;:一)(2)oy而为了降低粘度,减少摩阻损失和防止凝管,加热OT输送是国内埋地长输管道的主要输送方式,且长输y=R;.=一:^(一)(3)管道大多采用埋地敷设。但由于受自然环境、人为因素破坏及输送工艺变化等的影响,不可避免的发;iS=(4)生停输事故。在停输过程中,当管内油品温度降低初始条件:仁0,(5)到一定值后,可能造成凝管事故,给管道再启动带2土壤温度场计算及停输时间确定来极大困难。因此,准确
3、计算出管道的停输降温及允许停输时间,对指导油田的输油生产、管道安全某热油管道管径~=529m/n,埋地深度H=I.53运行和节能降耗具有重要意义【。研究输油管道非ITI,土壤的导热系数A。=1.512W/(m·℃),土壤的导稳态热力过程的关键是分析管道周围土壤温度场温系数a=0.0025m,土壤表面对大气的放热系数分布。Ot=17.5W,(m2·℃),管内油品与管外壁土壤间的当量换热系数=117W/(m2·℃),初始油温T.=52℃,1原油停输时间的计算土壤初始温度T~=10℃,计算下边界温度为8℃,地1.1计算步骤面空气温度=一20oC,平均流量为325
4、m/h,油品由于管内油品的温降是由管内油品和周围土凝点为27℃。壤温度场相互影响的,所以研究停输时油品的温降必须知道停输时土壤温度场的情况,所以首先我先通过用有限元的方法编辑三维温度场的模拟程序,计算出输油稳定时土壤温度场的情况,然后再在这个基础上再编辑程序模拟出管内油温的变化,找出越赠温降最大的断面和停输时间。1.2数学模型及计算结果分析本文根据三维非线性热传导方程,利用传热模型,采用有限单元法,受大气温度季节性变化影响的原油管道土壤温度场进行了数值计算。导热方距离/kin图1埋深1.38m轴向温降图程:Fig.1Theaxialtemperatured
5、ropmapatburieddepth1.38mc万—OaT—f=—a—(lI五—a—)/f+专—a—ylI—a—]Jl+丢—a—z(lI—a—z)J}㈩,\1/、计算输送热油一定时间后的土壤温度场分布收稿日期:2010.02—09作者简介:王琪(1982一),女,辽宁抚顺人,助教,广东石油化工学院,从事油气储运工程方面的研究。wangqi1982.good@163.com。当代化工第39卷第2期断面,温降最大及停输的确定。取地面以下5m×5m区域进行计算。计算中采用三节点三角形单元进O行单元划分。图1为埋深1.38m,10,40,80,150,180,2
6、45,250h的土壤轴向温降图。』.6蜘图2-6分别管道输油40,100,150,200,250h\109.4461S后土壤温度场的分布曲线。8.64972Ol2345X图5输油200h后土壤温度场径向分布(45km)Fig.5Oiltransportationtwohundredhourslater,thedistributionofsoiltemperature-05图2输油40h后土壤温度场径向分布(45km)Fig.2Oiltransportationfortyhourslater,thedistributionof5432105432109.42
7、443一soiltemperaturefield(45km)—-8.7392UlZj4)图6输油250h后土壤温度场径向分布(45km)Fig.6Oiltransportationtwohundredandfiftyhourslater,thedistributionofsoiltemperaturefield(45hn)从图2一图6中可以看到,土壤温度场中等温线大致呈椭圆形并接近圆形。管路周围的等温线上密下疏。这主要因为给定的热油输送过程为52,而地面温度只有一20℃管路往上散失的热流密度大。X,由于钢管的导热能力强,管外壁在启输很短时间便图3输油100
8、h后土壤温度场径向分布(45kin)达到稳定状态,随时间变化温度值
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